干雾抑尘系统在火力发电厂输煤系统中的应用

李 巍 沈 艳

(西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)



干雾抑尘系统在火力发电厂输煤系统中的应用

李 巍 沈 艳

(西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)

基于火力发电厂输煤系统粉尘污染的危害性及产生原因，论述了设置干雾抑尘系统的必要性，结合干雾抑尘技术的原理，介绍了双流体水汽混合微米级喷雾抑尘与单流体高压微米级喷雾抑尘两种干雾系统的组成、异同点及优缺点，并对比分析了干雾抑尘技术和传统技术的经济性，对火力发电厂抑尘系统的设置选择具有一定的参考意义。

火力发电厂，输煤系统，干雾抑尘，经济性

0 引言

火力发电厂输煤系统粉尘污染的问题较为突出，输煤系统在卸煤、储存、破碎、运转及运输过程中产生大量的生产性粉尘。我国90%以上火力发电厂以燃煤为主，煤场的煤被输送到原煤仓供给锅炉燃烧，煤料在皮带传送、筛分、破碎以及卸入原煤仓作业中，由于落差和机器转动，经常形成煤尘飞扬的状况。煤尘散布在工作间的大气中，既污染工作场所，又恶化工作条件，对工作人员的身心造成伤害。针对这种严重超标的无组织的排放粉尘难以治理的实际状况，微米级干雾抑尘技术的出现掀起了一场抑尘领域的革命。该技术与传统的湿式和干式除尘方法不同，它的除尘效率高，而且产生二次污染，节约能源，是国内目前较先进的除尘技术。有必要通过对干雾抑尘系统原理的了解研究，分析其经济性，对实际工程应用具有指导意义。

1 粉尘的危害及产生原因

煤尘散落到机器转动部分，会引起机器早期损坏，使其工作性能受到严重影响，导致使用寿命降低。煤尘落在电气元件上，会引起电气元件产生错误动作，操作、控制失灵，严重的会引发事故。

运煤系统空气中的粉尘大部分为煤尘，当浓度达到一定范围时，在外界高温火源等作用下，会引起爆炸。

粒度大于10 μm的粉尘，几乎都会被鼻腔内的鼻毛、黏液截留；5 μm～10 μm的粉尘，绝大多数也会被鼻腔、喉头、支气管等呼吸道的纤毛截留；0.5 μm～5 μm的粉尘，极易穿透肺叶，深入肺泡中，黏附在肺叶上[1]，经常在这种环境中工作的人员易患肺部职业病，硅肺(矽肺)就是其中之一。

火电厂输煤系统粉尘产生的原因主要是经碎煤机破碎，使颗粒变小的原煤的表面积增大，颗粒间的缝隙变多，密度减小，表面水分所占百分比也会减少，这是粉尘产生的内部原因。同时由于碎煤机转子鼓风效应、落煤管落差较大会导致大量煤粉外溢，给料机出口的不严密为碎煤机产生诱导风提供了条件，皮带抖动也会加剧产生大量粉尘，不当尾部缓冲托辊选型易造成喷粉，导料槽设计不合理也会产生粉尘。

2 干雾抑尘系统简介

干雾抑尘系统中所说的干雾是指雾粒粒径大小在3 μm～30 μm的水雾，其本质依然是水。其技术是源于喷水抑尘和喷淋抑尘技术，早在20世纪70年代美国的专家学者就提出：“水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大”。所以干雾抑尘技术主要是将水雾化成较小颗粒，使水珠与粉尘碰撞、与粉尘吸附、凝结成粉尘团，粉尘团因重力沉降，从而达到过滤尘埃的目的。

研究证明：粉尘治理的范围主要是150 μm以下的颗粒，特别是10 μm以下的可吸入性粉尘颗粒对人体健康危害最大。所以，只要产生与粉尘颗粒大小相当的微米级水雾颗粒，在污染源处使粉尘与微米级水雾吸附、二者相互粘结、增大并在其自身重力的作用下沉降，就可在污染源头控制粉尘颗粒，从而降低粉尘对人体的伤害，达到最佳的粉尘治理效果。

干雾抑尘装置采用模块化设计技术：由微雾主机、空压机、储气罐、水气分配器、(万向节)喷头总成、水气连接管线、保温系统等组成。

干雾抑尘系统主要有两种形式，分别为单流体高压微米级喷雾抑尘和双流体水汽混合微米级喷雾抑尘。单流体高压喷雾的形式是利用给管道内的水加压，当水到达喷头处并达到额定压力时，冲开高压雾化喷头的弹簧后，水雾进入震荡室进行破碎，并利用高压将破碎后的水雾颗粒从喷嘴喷出；双流体水汽混合微米级喷雾抑尘的原理是压缩空气和水按照水汽配比混合至水汽雾化喷头，由压缩空气冲开水汽雾化喷头的弹簧后，进行加速并将水汽混合体吸入水汽雾化喷头的加速震荡室进行破碎，并利用加速气体将破碎后的水雾颗粒从喷嘴喷出[2]。

3 单流体高压微米级喷雾抑尘与双流体汽水混合微米级喷雾抑尘在实际应用中的对比

1)火力发电厂导料槽除尘的对比。

a.双流体汽水混合微米级喷雾抑尘在导料槽内原有空间受到物料下落而造成的正风压影响下，大量灰粉从导料槽前端出口处喷出，而安装喷雾装置后又增加了导料槽内部空间的正压，从而使正压能量更足，导致很多灰粉尚未沉降就被正压风吹出了导料槽内部，直接吹到皮带廊道内，造成粉尘的二次污染。

b.单流体高压微米级喷雾，是由管道供给的高水压通过雾化器产生水雾，不会增大导料槽内的正压风，能使水雾与粉尘有足够的沉降空间和时间，不会造成粉尘的二次污染。

2)水雾颗粒粒径在粉尘治理上的效果对比。

a.目前市场上的双流体喷雾技术可选性喷嘴较少，喷雾粒径范围较单一，均为细微水雾颗粒，雾滴颗粒细，沉降时间长，造成很多凝结水雾的粉尘颗粒来不及在有限的导料槽空间内沉降，无法做到快速沉降。

b.单流体高压喷雾技术是在水喷淋技术上发展而来，其喷嘴选型多样化，雾粒大小可选择，根据干雾抑尘原理可知，单流体高压喷雾多样化的雾粒大小能够有针对的除去粒径大的工业粉尘和粒径小的可呼吸性粉尘。在粉尘处理上总体效果要优于双流体喷雾技术。

3)投入比和运行成本及维护上的比较。

a.双流体喷雾技术，在投入中其安装设备要比单流体喷雾多且能耗高，相应的其投入与运营成本就比单流体高。

b.双流体喷雾技术在除尘中是依靠压缩空气将水雾化，其压缩空气的消耗很大，相应的其空压机功率就很大。单流体喷雾技术是通过高压水产生水雾，其耗水量本身不大，高压泵的运行功率很小，在运行成本上比双流体喷雾技术要少很多。

c.双流体喷雾技术采用的是汽水混合技术，在日常维护中不仅需要维护水路还需要维护气路，其构成复杂，自动化程度普遍比较低，维护复杂。单流体喷雾技术，日常维护只有一个水路，其构成简单，自动化程度高，维护简单。

总的来说，单流体系统适用于输煤系统转运站，皮带机头，机尾等；双流体系统适用于汽车卸料坑、翻车机等。

4 干雾抑尘系统与传统抑尘除尘技术的比较

1)横向比较(与布袋除尘、静电除尘比较)见表1。

表1 干雾除尘、布袋除尘、静电除尘比较表

2)纵向比较(与水雾/水喷淋、洗涤塔除尘比较)如表2所示。

表2 微雾除尘、水雾/水喷淋除尘、洗涤塔除尘比较表

3)干雾抑尘系统的经济性对比。为更清晰的说明干雾抑尘系统的经济性，以图1的转运站为例。

从表3可以看出，尽管干雾抑尘系统初投资要高于传统的除尘方式，但是从耗电量、耗水量、维护费用等可以看出，其经济效益明显优于传统的除尘方式，而且避免了二次污染，良好的解决了作业现场粉尘污染，各项检测指标均达到国家环保要求。根据以上对布袋除尘器，国家规定的含尘空气排放为50 mg/m3。如果采用传统的布袋除尘等被动式除尘技术，即使排放达标也仍然有排放到大气中的粉尘。微米级喷雾抑尘在污染源头进行治理，排放值为零。在能耗比上，干雾抑尘无论是节电还是节水都极大优于传统的除尘抑尘技术。

表3 干雾除尘系统与传统除尘方式经济性比较表

项目单流体微米级喷雾抑尘系统布袋除尘器水喷淋总耗电量/kW4760年耗电(每日12h计算)电：4度×12h×0．7元×30d×12月=12096元电：67度×12h×0．7元×30d×12月=202608元0节能对比：202608-12096=190512元总耗水量t/h0．8015年耗水(每日12h计算)中水：0．8t×12h×1元×30d×12月=3456元0中水：15t×12h×1元×30d×12月=64800元减排对比：64800-3456=61344元维护成本/年≤1万元约10万元≤1万元长期工作效果效果稳定吸水性大，滤料易结垢，不抗静电，通气性差影响除尘效果冬季运行易造成物料结冻损伤设备，所以冬季无法使用二次污染无清灰作业时，产生二次污染占地面积小大小物料损失无影响收集粉尘量小，大部分物料流失增加物料含水量，造成物料热值损失，尤其是对水敏感的物料，影响较大

5 结语

干雾抑尘是深入的了解了火力发电厂输煤系统生产环节中生产性粉尘的发生、特性及危害，总结了各种除尘系统抑尘方式的缺陷，在以节能减排为目的的前提下研发而成，其应用对于我国抑尘技术的提高，作业环境的治理做出了较大贡献，大大降低了工作人员尘肺病发病的危害，同时也为企业取得了良好的经济效益和社会效益。

[1] 王立海.微米级干雾抑尘在翻车机系统的应用[J].起重运输机械,2010(2)：53-55.

[2] 微米级干雾抑尘装置使用说明书[Z].

[3] 李占营.干雾抑尘技术在钢铁企业的推广与应用[J].工程技术,2015(6)：68-69.

Application of dry fog dust suppression system in thermal power plant coal-handling system

Li Wei Shen Yan

(SouthwestPowerDesignInstituteCo.,Ltd,Chengdu610021,China)

Based on powder dust pollution hazards and occurring causes of thermal power plant coal-handling system, the paper discusses the necessity of setting dry fog dust suppression system. Combining with dry fog dust suppression technology principles, it introduces composition, similarities, merits and defects of two kinds of dry fog dust suppression systems including double fluid water mixing micro-level spray dust suppression and single fluid high-pressure micro-level spray dust suppression, and compares the economy of dry fog dust suppression technology with that of traditional technology, which has certain guiding meaning for setting and selecting thermal power plant dust suppression system.

thermal power plant, coal-handling system, dry fog dust suppression, economy

1009-6825(2017)06-0221-03

2016-12-16

李 巍(1971- )，男，高级工程师； 沈 艳(1983- )，女，高级工程师

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